鄧慶安

(廣州市虎頭電池集團(tuán)有限公司,廣東廣州 510655)

目前,本公司R20電池鐵殼小片由鐵殼開(kāi)小片機(jī)生產(chǎn)。每次從鐵殼開(kāi)小片機(jī)出來(lái)的鐵殼小片為6片,由于只用簡(jiǎn)單的收集槽進(jìn)行收集,造成鐵殼小片部分重疊;鐵殼成型機(jī)要求鐵殼小片疊放整齊一致,會(huì)增加工人的分片工作量。

本文作者設(shè)計(jì)了一種收集鐵殼小片的分片機(jī)構(gòu),以期能夠減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率。

1 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的分析

接片槽與鐵殼開(kāi)小片機(jī)的相對(duì)位置如圖1所示。

圖1 接片槽與鐵殼開(kāi)小片機(jī)的相對(duì)位置Fig.1 The relative position of piece collecting tank and the machine producing small pieces of iron shell

接片槽將鐵殼開(kāi)小片機(jī)開(kāi)出的鐵殼小片一層層地疊放起來(lái),以方便工人整理后放入專(zhuān)用鐵殼小片收集盤(pán)中,等待轉(zhuǎn)入下一工序。設(shè)計(jì)的鐵殼開(kāi)小片機(jī)每次開(kāi)出的片數(shù)為6～8片。若忽略空氣阻力,鐵殼小片從出片口落入接片槽的過(guò)程是平拋運(yùn)動(dòng)[1],鐵殼小片在飛行下落時(shí),會(huì)先碰到接片槽的背面,再反彈下落到接片槽的底部。由于每片鐵殼小片分別被左右兩邊的上、下刀剪出,受刀具角度及磨損等因素的影響,刀具對(duì)鐵殼小片有一個(gè)水平推力的分力,使鐵殼小片飛出時(shí)并非完全垂直于視圖平面,而是有一個(gè)角度(α)。雖然這個(gè)角度很小,但隨著飛行距離(Y)的增加,它的水平位移(X)也增大。另外,每對(duì)上、下刀旁附帶的橡膠輪推動(dòng)鐵殼小片向前運(yùn)動(dòng),由于磨損等因素的影響,每對(duì)上、下橡膠輪的推力不同,造成鐵殼小片與接片槽背面相碰時(shí)的高度有所不同,反彈下落的角度也會(huì)不同,下落的時(shí)間就會(huì)有差異。這樣,鐵殼小片之間就會(huì)出現(xiàn)相鄰邊有部分重疊的現(xiàn)象。當(dāng)接片槽中的鐵殼小片較多時(shí),手工分離的難度較大。

2 方便分離鐵殼小片的新結(jié)構(gòu)

針對(duì)上述問(wèn)題,本文作者設(shè)計(jì)了一種鐵殼小片分離的結(jié)構(gòu),如圖2所示。

圖2 分片機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Structure diagram of the separating device

該結(jié)構(gòu)主要包括滾輪軸、滾輪(安裝在滾輪軸上)、導(dǎo)片支架、導(dǎo)片槽(安裝在導(dǎo)片支架上)。滾輪軸及安裝在滾輪軸上的滾輪,安裝在鐵殼小片的出片口與導(dǎo)片槽之間,通過(guò)兩端的支撐桿固定在鐵殼開(kāi)小片機(jī)的機(jī)臺(tái)面上,在它們的后面安裝導(dǎo)片支架及嵌接在導(dǎo)片支架上的導(dǎo)片槽。以上部分構(gòu)成電池鐵殼小片的分片機(jī)構(gòu)。為了能夠迅速地收集分離好的鐵殼小片,還增加了鐵殼小片的輸送裝置和鐵殼小片的收集機(jī)構(gòu)等附加機(jī)構(gòu)。

滾輪軸可采用直徑為6～10 mm的不銹鋼,長(zhǎng)度由開(kāi)小片機(jī)的出片口長(zhǎng)度而定,兩端與支撐桿相連。滾輪可采用深溝球軸承或滾針軸承等。滾輪的數(shù)量由鐵殼開(kāi)小片機(jī)每次開(kāi)出的片數(shù)而定,每?jī)蓚€(gè)滾輪組成一對(duì),支撐一片鐵殼小片。同組滾輪之間的距離由鐵殼小片的長(zhǎng)度而定,一般通過(guò)鐵殼開(kāi)小片機(jī)裁出的R20鐵殼小片長(zhǎng)度為112.5 mm,則同組滾輪之間的距離以70～80 mm為好。

在滾輪軸之后安裝著導(dǎo)片支架,結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 導(dǎo)片支架與導(dǎo)片槽的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Structure diagram of the guide support and guide groove

導(dǎo)片支架由2 mm厚的不銹鋼板彎曲而成。在導(dǎo)片支架的垂直面上開(kāi)有等間距的槽,用于裝配導(dǎo)片槽。槽的寬度、高度分別為1 mm和50 mm,槽的水平間距為116 mm,可采用線切割進(jìn)行加工。導(dǎo)片槽由1 mm厚的不銹鋼板制作,導(dǎo)片槽的形狀較復(fù)雜,上部的尺寸為70 mm×60 mm,在其右端有一個(gè)2 mm×50 mm的凸臺(tái),以便嵌入導(dǎo)片支架的槽中,使導(dǎo)片槽與導(dǎo)片支架連接。導(dǎo)片槽的下部為寬70 mm、兩邊高8 mm的凹槽,使鐵殼小片能夠沿其下滑。導(dǎo)片槽的上、下部分由同一片不銹鋼板彎成135°,不需焊接。為增加導(dǎo)片槽與導(dǎo)片支架連接的剛性,可在導(dǎo)片槽的下部與導(dǎo)片支架之間增加托條。

分片機(jī)構(gòu)的工作原理:以鐵殼開(kāi)小片機(jī)每次開(kāi)出6片為例,如圖4所示,以上刀、下刀為一組,一共有7組刀,從左到右編號(hào)為第1—7組,其中第4組刀為中間位置,正對(duì)導(dǎo)片支架的中間槽,導(dǎo)片支架的中間開(kāi)有寬2 mm、高50 mm的槽,以該槽為中心,左、右兩邊等間距(116 mm)開(kāi)有寬 1 mm、高50 mm的槽。

圖4 分片機(jī)構(gòu)的工作原理圖Fig.4 Working schematic diagram of the separating device

鐵殼開(kāi)小片機(jī)上、下刀的水平間隙僅有0.20～0.30 mm,因此被上、下刀剪出的鐵殼小片之間的間隙也很小,鐵殼小片在飛離上、下滾筒前排列整齊。安裝在滾輪軸上的滾輪外圓最高點(diǎn)要求略低于下滾筒外圓最高點(diǎn)0.5～1.0 mm,且兩個(gè)最高點(diǎn)之間的距離約為鐵殼小片高度(60.5 mm)的1/2,當(dāng)一片鐵殼小片的一半面積將移出下滾筒前,能夠被相對(duì)應(yīng)的一對(duì)滾輪支撐,鐵殼小片就能不作平拋運(yùn)動(dòng),而是在滾輪表面平滑移動(dòng)。

在滾輪后是安裝在導(dǎo)片支架上的導(dǎo)片槽。導(dǎo)片槽上部分邊緣的高度略低于滾輪外圓最高點(diǎn)0.5～1.0 mm,上部分邊緣距滾輪外圓最高點(diǎn)的最短距離為鐵殼小片高度的1/2,因此鐵殼小片在完全移出下滾筒前,又會(huì)被導(dǎo)片支架上的導(dǎo)片槽的上部分支撐。這樣就能保證鐵殼小片從滾筒到導(dǎo)片槽上部分邊緣的平滑移動(dòng),相鄰鐵殼小片繼續(xù)保持位置的整齊。相鄰導(dǎo)片槽的間距為116 mm,大于鐵殼小片的長(zhǎng)度112.5 mm,從滾輪移動(dòng)到導(dǎo)片槽上部分邊緣的過(guò)程中,鐵殼小片的支撐點(diǎn)由4個(gè)變?yōu)?個(gè),重心向沒(méi)有支撐點(diǎn)的部分傾斜[2]。當(dāng)鐵殼小片完全移出滾輪,移到導(dǎo)片槽上部分邊緣的時(shí)候,鐵殼小片只有一邊在導(dǎo)片槽上部邊上,另一邊完全沒(méi)有支撐,是懸空的,在重力和支撐力的相互作用下,鐵殼小片由于失去平衡,向沒(méi)有支撐的一邊傾斜;同時(shí),鐵殼小片會(huì)繼續(xù)在導(dǎo)片槽上部分邊緣滑動(dòng)。當(dāng)鐵殼小片的邊碰到支撐架的背面時(shí),它的動(dòng)量幾乎為零,一邊向?qū)鄣南虏糠忠苿?dòng),而底面在導(dǎo)片槽上部分邊緣上滑動(dòng)。最后,整片鐵殼小片落入導(dǎo)片槽的凹槽,沿著凹槽下滑到對(duì)應(yīng)的輸送帶上,完成分片的整個(gè)過(guò)程。鐵殼小片通過(guò)對(duì)應(yīng)的輸送帶,最后由收集機(jī)構(gòu)(收集槽)進(jìn)行收集。

該設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是利用鐵殼小片受到重力及導(dǎo)片槽上部分邊緣支撐力的相互作用,由于重心和支撐點(diǎn)的不同,使鐵殼小片產(chǎn)生沿導(dǎo)片槽下滑的運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)鐵殼小片的分離[3]。

3 使用設(shè)備前后人力、工時(shí)對(duì)比

使用傳統(tǒng)的接片槽時(shí),由于接片槽的容積有限,一臺(tái)鐵殼開(kāi)小片機(jī)工作5～10 min就要更換一次接片槽,同時(shí)要把更換下來(lái)的接片槽中的鐵殼小片進(jìn)行手工分離,手工操作的強(qiáng)度大。要在幾分鐘的時(shí)間內(nèi)把相互疊放的鐵殼小片分離并放入專(zhuān)用收集盤(pán)中,為下一次更換接片槽做準(zhǔn)備。實(shí)際操作過(guò)程中,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)鐵殼小片較難分離,要停機(jī)處理。基于以上原因,崗位要求是一名男操作工操作一臺(tái)鐵殼開(kāi)小片機(jī)。

表1 使用分片機(jī)構(gòu)前后的人力、工時(shí)對(duì)比Table 1 The comparison of labour and working hours

使用分片機(jī)構(gòu)后,鐵殼小片由收集槽進(jìn)行收集,而且槽中的鐵殼小片排列整齊,無(wú)需手工分離,只要直接把收集槽中的鐵殼小片移入收集盤(pán)即可,工作強(qiáng)度大大降低,在生產(chǎn)相同數(shù)量鐵殼小片時(shí),耗用時(shí)間也相對(duì)減少。

使用設(shè)備前后的數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

從表1可知,使用設(shè)備前后,每臺(tái)需要的操作人數(shù)均為1人,但使用前要求操作工是男性操作工,使用后操作工男女均可。生產(chǎn)相同數(shù)量的鐵殼小片,平均耗時(shí)減少8%左右。

4 結(jié)論

設(shè)計(jì)的鐵殼小片分片機(jī)構(gòu),可一次性完成鐵殼小片的分離,減輕人工的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率。

鐵殼小片分片機(jī)構(gòu)是在鐵殼開(kāi)小片機(jī)出片處附加的功能結(jié)構(gòu),未對(duì)鐵殼開(kāi)小片機(jī)的結(jié)構(gòu)造成影響,也不需要為鐵殼開(kāi)小片機(jī)增加分片功能而進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造,節(jié)約了成本。

[1] CHEN Yi-sheng(陳宜生).物理學(xué)[M].Tianjin(天津):Tianjin University Press(天津大學(xué)出版社),2005.8-47.

[2] LIU Feng(劉鋒),YU Qi-cai(禹奇才).工程力學(xué)[M].Guangzhou(廣州):South China University of Technology Press(華南理工大學(xué)出版社),2002.89-98

[3] WU Zong-ze(吳宗澤).機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M].Beijing(北京):Chemical Industry Press(化學(xué)工業(yè)出版社),2003.